实验十 铁碳合金显微组织的观察与分析.doc

《实验十 铁碳合金显微组织的观察与分析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、........实验十铁碳合金显微组织的观察与分析前言铁碳合金是以铁为主，加入少量碳而形成的合金，具有多种相结构和组织。其价格低，易加工，在实际生产中得到了广泛的应用。而铁碳合金的显微组织是研究和分析贴碳材料性能的基础。本次试验在进一步熟悉铁碳相图的基础上，达到掌握珠光体、铁素体、莱氏体、渗碳体等相和组织的成分、形貌特征的目的，同时学分分析各组织的形成过程，了解碳含量对各相及组成物的形貌和相对量的影响。摘要在充分理解Fe-Fe3C相图的基础上，对不同成分铁碳合金的显微组织进行观察，并全面的分析了碳钢、白口铸铁不同显微组织的形成过程

2、及铁碳合金的进本组织的形貌特征，对铁碳合金和Fe-Fe3C进行了概括性的分析与总结。关键词铁碳合金Fe-Fe3C相图钢白口铸铁一、实验设备与材料实验设备：光学显微镜实验材料汇总于下表中：序号合金类型及状态含碳量（%）侵蚀剂1纯铁、退火<0.024%硝酸酒精2碳钢亚共析钢20钢，退火0.02~0.774%硝酸酒精335钢，退火4%硝酸酒精445钢，退火4%硝酸酒精560钢，退火4%硝酸酒精6共析钢T8钢，退火0.774%硝酸酒精7过共析钢T12钢，退火0.77~2.144%硝酸酒精.s...............8T12钢，退火碱

3、性苦味酸染色9T12钢，退火4%硝酸酒精10白口铸铁亚共晶白口铁2.14~4.34%硝酸酒精11共晶白口铁4.34%硝酸酒精12过共晶白口铁4.3~6.674%硝酸酒精一、Fe-Fe3C相图及典型铁碳合概述铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础，由于碳含量高于6.69%的铁碳合金脆性大，因而只研究Fe-Fe3C部分。如下图所示的Fe-FeC体系相图中，存在液相、固溶体相δ(Fe),α(Fe),γ(Fe)及θ~Fe3C相。根据组织特征则有奥氏体(A),铁素体(F),δ铁素体、渗碳体或夜析渗碳体(Fe3CⅠ)、二次渗碳体(Fe3CⅡ)、三次

4、渗碳体(Fe3CⅢ)、珠光体(P)、莱氏(Ld)、变态莱氏体(Ld’)和液体(L)。相图中三条平衡线表示三个恒温反应。1493℃发生包晶反应，此次试验不做研究。1148℃发生共晶反应：L↔A+Fe3C共晶反应形成奥氏体与渗碳体的共晶混合物，称为莱氏体(Ld)。冷却至室温后莱氏体中的奥氏体转变为珠光体，此时莱氏体为变态莱氏体(Ld’)。共晶反应发生于所有碳含量处于2.14%~6.67%的铁碳合金中。727℃发生共析反应：A↔F+Fe3C，共析反应生成铁素体与渗碳体的共析混合物即珠光体(P)。含碳量超过0.022%的铁碳合金可发生共析

5、反应。铁碳合金相图上的各种合金可以根据其含碳量和组织的不同分为三类：工业纯铁(C<0.022%);.s...............钢(0.022%~2.14%)包括亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁。一、铁碳合金基本组织用浸蚀蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下有如下几种金相组织：铁素体(F)，即碳在α-Fe中形成的固溶体。铁素体为体心立方晶体，用4%的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒，黑色网是晶界，这是因为晶粒界面耐腐蚀性不同，而且各晶粒的位向呈现不同的颜色；亚共析钢中铁素体成块状分布；当含碳量接

6、近共析成分时，铁素体呈现断续的网状分布于珠光体周围。渗碳体(Fe3C)是铁与碳形成的化合物，经4%硝酸酒精溶浸液蚀后，渗碳体呈现亮白色。按照成分和形成条件的不同，渗碳体呈不同形态。珠光体(P)是铁素体和渗碳体的机械混合物，在一般的退火处理情况下，是由铁素体和渗碳体相互混合交替形成的层片状组织。经硝酸酒精浸蚀后，在高倍放大时能看到珠光体平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体：当放大倍数较低时，珠光体中的渗碳体就只只能看到一条黑线。莱氏体(Ld)是在室温时珠光体、二次渗碳体和渗碳体所组成的机械混合物，含碳量为4.3%共晶白口铁在1148℃对

7、形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶的机械混合物称为莱氏体。奥氏体冷却时析出二次渗碳体，并在723℃下分解为珠光体，称为低温莱氏体。二、纯铁、钢和白口铸铁结晶过程分析1、纯铁纯铁在室温下具有单相铁素体组织。碳的质量分数小于0.0218％的铁碳合金称为工业纯铁，其光学显微组织如下图所示。当其冷到碳a-Fe中的固溶度线PQ以下时，将沿.s...............Figure1工业纯铁的显微组织100X铁素体晶界析出少量三次渗碳体，铁素体的硬度在80HBS左右，而渗碳体的硬度高达800HBS，因工业纯铁中的渗碳体量很少、故硬度、强度不高

8、而塑性、韧性较好。1、刚共析钢的结晶过程分析：碳的质量分数wC在0.0218～2.11％之间的铁碳合金称为碳素钢、碳钢。根据合金在相图中的位置可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。共析钢wC＝0.77％，在727℃以上的组织为奥氏体，冷至727C时发生